{首页主词},&

熔鹽腐蝕

2021-05-19 14:55:41 作者：梁利君來(lái)源：化工設(shè)備與機(jī)械分享至：

熔鹽腐蝕（meltensalt corrosion）

熔融鹽是鹽的熔融態(tài)液體，通常說(shuō)的熔融鹽是指無(wú)機(jī)鹽的熔融體。形成熔融態(tài)的無(wú)機(jī)鹽其固態(tài)大部分為離子晶體，在高溫下熔化后形成離子熔體，因此最常見(jiàn)的熔融鹽是由堿金屬或堿土金屬與鹵化物、硅酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽以及磷酸鹽組成。

金屬材料在熔鹽中發(fā)生的金屬腐性。凡應(yīng)用熔鹽的裝置中，均可對(duì)金屬材料產(chǎn)生腐蝕。形式熔鹽腐蝕形式分為兩類：一類是金屬被氧化成金屬離子，具有與水溶液腐蝕相同的電化學(xué)腐蝕過(guò)程，這是熔鹽腐蝕的主要形式，陰、陽(yáng)極間的電位差是腐蝕反應(yīng)的推動(dòng)力，而氧化劑的遷移速度控制著整個(gè)腐蝕的反應(yīng)速度；另一類是以金屬態(tài)溶解于熔鹽中，不伴隨氧化作用，如鉛浸入氯化鉛熔鹽中產(chǎn)生的腐蝕。當(dāng)金屬一熔鹽體系中存在溫度梯度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溫差質(zhì)量遷移腐蝕，處于高溫部位的金屬被溶解，處于低溫部位的金屬?gòu)娜埯}中析出。如此往復(fù)，可導(dǎo)致高溫部位發(fā)生反部腐蝕，低溫部位產(chǎn)生堵塞。即使處于等溫條件下，由于實(shí)用金屬材料大部分是合金，當(dāng)其與熔鹽接觸時(shí)，合金中比較活潑的組分也常發(fā)生選擇性腐蝕。預(yù)防措施防止或減緩熔鹽腐蝕的主要措施是：除去熔鹽中的空氣和水分或減慢氧與水分在熔鹽中的擴(kuò)散遷移速度；合理選材，電化學(xué)保護(hù)。金屬材料的熔鹽腐蝕過(guò)程較復(fù)雜，包括物理溶解作用、化學(xué)作用及電化學(xué)作用。經(jīng)常導(dǎo)致熔鹽腐蝕的熔鹽有熔融氫氧化物、熔融碳酸鹽、熔融硝酸鹽、熔融氯化物等。例如高溫氧化物的熔融鹽腐蝕，當(dāng)各種熔融鹽存在時(shí)，SiC和Si3N4形成的普通SiO2保護(hù)層能顯著加速腐蝕。SiO2保護(hù)層在堿性鹽溶液中被腐蝕，而在酸性鹽溶液中不被腐蝕。

國(guó)內(nèi)對(duì)熔鹽的腐蝕機(jī)理只是在一個(gè)階段，沒(méi)有一個(gè)明確的定論，但有一個(gè)共識(shí)，因?yàn)橛蠳O3- 等強(qiáng)氧化劑的存在發(fā)生化學(xué)鈍化，而在金屬管道內(nèi)表面產(chǎn)生了一種鈍化膜，KNO3和NaNO3起到了一種鈍化劑的作用，鈍化作用防止了金屬被腐蝕或減輕了腐蝕。而氧化劑對(duì)金屬的鈍化作用有一定條件限制，即氧化劑濃度不應(yīng)小于某一臨界值。比如濃HNO3或濃H2SO4中對(duì)鐵、鋁存在鈍化，但在稀HNO3或稀H2SO4中鐵、鋁會(huì)很快溶解，所以，氧化劑濃度低于某一定值，金屬表面的鈍化膜結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞，從而加劇金屬腐蝕。

熔鹽中的亞硝酸鈉很不穩(wěn)定，遇空氣易氧化，生成硝酸鈉，所以生產(chǎn)期問(wèn)熔鹽需用氮?dú)獗Ｗo(hù)，以隔絕空氣。即使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，熔鹽在高溫條件下也會(huì)分解。其反應(yīng)式為：

3NaNO2一NaNO3+Na20+2NO 5NaNO2—3NaNO3+Na2O+N2

熔鹽管道目前基本上用Cr-Ni系或Cr-Ni-Mo系不銹鋼，也有少數(shù)用碳鋼。高溫（NaNO2和KNO3系熔鹽使用溫度一般在420~450度）下，熔鹽對(duì)管道的腐蝕速率隨著溫度的升高而加劇，熔鹽分解的產(chǎn)物Na20隨著使用年限的延長(zhǎng)積累增多，導(dǎo)致熔點(diǎn)升高，粘度加大，換熱性能下降。

如果進(jìn)入水蒸汽的話，一是氧化劑濃度下降，金屬表面的鈍化膜結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞；二是熔鹽中Na20會(huì)和水結(jié)合，生成NaOH溶液，也會(huì)加速金屬管道的腐蝕。

熔融鹵化物體系中不存在鹵素離子，但是在較高溫度下，鹵化物可能發(fā)生部分分解形成非常活潑的鹵素原子，另外，在熔鹽體系中還有可能發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)移，還有化學(xué)腐蝕等等，例如氟化鈉熔鹽中，很多不銹鋼，鎳基合金，都會(huì)發(fā)生較嚴(yán)重的腐蝕。